(57)【要約】【課題】光学部材にダメージを与えることなく、高出力且つ均斉度の高い照明光を照射することができる照明装置を提供する。【解決手段】ＨＩＤランプ１２からの出射光の光路上に赤外線カットフィルタ１３を配設することにより、光源ユニット１０からレンズ光学系ユニット２０に熱光が入射されることを抑制する。これにより、レンズ光学系ユニット２０内の光路上に、不要な光を遮光する遮光板２２等の光学部材を配設した場合にも、当該光学部材が過熱することによる熱害を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ光源と、前記バルブ光源からの出射光の光路上に配設されて長波長の光の透過を制限するフィルタとを有する光源ユニットと、
複数のレンズ部がマトリクス状に配列するフライアイレンズを有し、前記フィルタからの透過光を前記フライアイレンズの各レンズ部で入射して互いに重畳する位置に出射するレンズ光学系ユニットとを具備したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光源ユニットは、前記バルブ光源から出射する長波長の光を透過させるとともに、短波長の光を反射凹面で反射して前記フィルタに入射させるリフレクタを有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記リフレクタは、前記光源バルブの発光部が第１焦点に配設され、前記発光部から出射される短波長の光を前記反射凹面で反射して前記レンズ光学系内に設定される第２焦点に集光させる楕円リフレクタであって、
前記レンズ光学系ユニットは、前記第２焦点と一致する位置にピンホールが開口する遮光板と、
前記ピンホールを通過した光を平行光に変換して前記フライアイレンズに入射させるコリメーションレンズとを有することを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記レンズ光学系は、前記フライアイレンズの各レンズ部に入射する光を制限する遮光手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＩＤランプ（High Intensity Discharge Lamp）やハロゲンランプ等のバルブを光源として有する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、照明装置としては、例えば、特許文献１に開示されているように、光源から出射された光を、コリメーションレンズを用いて平行光に変換してフライアイレンズの各セルレンズ（レンズ部）に入射させ、各セルレンズから出射する光を互いに重畳させることにより、特定の照射領域を均一照度で照射する技術が知られている。
【０００３】
ところで、均斉度の高い照明光を形成するには、コリメーションレンズ等によって高い平行度の光を生成することが重要となる。従って、この種の技術は、特に、発光部を十分に小さな点光源として扱うことが可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた照明装置に好適に適用される。
【０００４】
その一方で、例えば、屋外用の照明装置等のように、照明光に多くの光量が要求される場合には、照明装置の光源として、ＨＩＤランプやハロゲンランプ等の各種バルブ光源が使用される場合がある。この場合、バルブ光源は十分に小さな点光源として扱うことが困難であるため、バルブ光源を用いて均斉度の高い照明光を得るためには、例えば、レンズ光学系に遮光部材を設けて不要な光をカットする等の対策が必要である。
【特許文献１】特開２００５−２５９６５３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＨＩＤランプやハロゲンランプ等の各種バルブ光源から供給される光は、一般に熱量が大きいため、レンズ光学系の光路上に遮光部材等の光学部材を配設すると、当該光学部材が過熱されて熱変形する等の虞があった。
【０００６】
本発明は、光学部材にダメージを与えることなく、高出力且つ均斉度の高い照明光を照射することができる照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、バルブ光源と、前記バルブ光源からの出射光の光路上に配設されて長波長の光の透過を制限するフィルタとを有する光源ユニットと、複数のレンズ部がマトリクス状に配列するフライアイレンズを有し、前記フィルタからの透過光を前記フライアイレンズの各レンズ部で入射して互いに重畳する位置に出射するレンズ光学系ユニットとを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の照明装置によれば、光学部材にダメージを与えることなく、高出力且つ均斉度の高い照明光を照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は本発明の第１の実施形態に係わり、図１は照明装置の分解斜視図、図２は照明装置の要部断面図、図３（ａ）は照明光の配光パターンを示す等高線図であり（ｂ）は照明光の照度分布を示す図表である。
【００１０】
図１，２に示す照明装置１は、比較的高出力な照明光を出射可能な照明装置であり、例えば、店舗等の屋外照明に好適に用いられるものである。この照明装置１は、例えば、高出力なバルブ光源である高輝度放電ランプ(High Intensity Discharge Lamp；以下、ＨＩＤランプと称す）１２を光源とする光源ユニット１０と、この光源ユニット１０に冠設するレンズ光学系ユニット２０とを有する。
【００１１】
光源ユニット１０は、リフレクタ１１を有する。本実施形態において、リフレクタ１１は反射凹面１１ａが回転楕円の一部形状をなす楕円リフレクタであり、このため、リフレクタ１１は、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２とからなる２つの焦点を光軸上に有する。また、リフレクタ１１は、反射凹面１１ａの基部にバルブ挿通孔１１ｂを有する。このバルブ挿通孔１１ｂにはＨＩＤランプ１２が挿入され、ＨＩＤランプ１２は、その発光部１２ａが第１焦点Ｆ１に位置決めされた状態でリフレクタ１１に保持される。これにより、ＨＩＤランプ１２の発光部１２ａから出射されて反射凹面１１ａで反射された光は、第２焦点Ｆ２に集光される。
【００１２】
ここで、リフレクタ１１は、例えば、赤外線等の長波長の光（例えば、波長が＊＊＊以上の所謂、熱光）を透過し、それよりも短波長の光（所謂、冷光）を反射する、所謂コールドリフレクタで構成されている。
【００１３】
また、光源ユニット１０は、例えば、ＨＩＤランプ１２の出射光路上で、上記長波長の光の透過を制限し、短波長の光の透過を許容するフィルタとしてのＩＲカットフィルタ（赤外線カットフィルタ）１３を有する。このＩＲカットフィルタ１３は、リフレクタ１１の出射口１１ｃに配設され、当該リフレクタ１１と一体的にに筐体１４内に収容される。また、筐体１４には、ブロワ装置１５が設けられており、このブロワ装置１５からリフレクタ１１に供給される冷却風によって、ＩＲカットフィルタ１２はリフレクタ１１とともに冷却される。
【００１４】
レンズ光学系ユニット２０は、レンズ筐体２１と、このレンズ筐体２１に収容保持される遮光板２２、コリメーションレンズ２３、及び、一対のフライアイレンズ（第１，第２のフライアイレンズ２４，２５）を有する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態において、レンズ筐体２１は、略角筒形状をなし、その光軸方向の一端に入射口３０が開口している。また、レンズ筐体２１の光軸方向の他端には、入射口３０に対向する位置に、照明光の出射口３１が開口している。そして、図２に示すように、レンズ筐体２１が光源ユニット１０に冠設した際に、レンズ筐体２１には入射口３０を通じて反射凹面１１ａが臨まされ、レンズ筐体２１内の光軸上にリフレクタ１１の第２焦点Ｆ２が位置する。
【００１６】
また、レンズ筐体２１は、一側に開口するレンズ挿入口３３を有し、このレンズ挿入口３３に隣接する各側壁の内面に、入射口３０側から順に、互いに対向する遮光板保持溝３５、コリメーションレンズ保持溝３６、第１のフライアイレンズ保持溝３７、及び、第２のフライアイレンズ保持溝３８を有する。
【００１７】
遮光板２２は、例えば、遮光板保持溝３５に挿入保持される平面略矩形形状の平板部材で構成されている。ここで遮光板保持溝３５は、第２焦点Ｆ２のレンズ筐体２１内での位置に対応して設定される。これにより、遮光板２２は、第２焦点Ｆ２と一致する光軸上の位置でリフレクタ１１に対向配置され、光軸に垂直な遮光面をレンズ筐体２１内に形成する。さらに、遮光板２２には、第２焦点Ｆ２と一致する位置にピンホール２２ａが開口されている。これにより、遮光板２２は、第２焦点Ｆ２に集光された光のみを出射口３１側に通過させ、それ以外の光を遮光する。
【００１８】
コリメーションレンズ２３は、例えば、コリメーションレンズ保持溝３７に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板２３ａの出射側に、レンズ部２３ｂが一体形成されたレンズ部材である。そして、コリメーションレンズ２３は、ピンホール２２ａを通過した光を入射し、レンズ部２３ｂで略平行光に変換して出射する。なお、コリメーションレンズ２３を、レンズ基板２３ａの出射側及び入射側にレンズ部が一体形成された両凸レンズで構成してもよいことは勿論である。
【００１９】
第１のフライアイレンズ２４は、例えば、第１のフライアイレンズ保持溝３７に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板２４ａ上に、下方に突出する入射面と上方に突出する出射面とを備えた複数（例えば、５×５個）のレンズ部２４ｂがマトリクス状に一体形成されたレンズ部材である。
【００２０】
同様に、第２のフライアイレンズ２５は、例えば、第２のフライアイレンズ保持溝３８に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板２５ａ上に、下方に突出する入射面と上方に突出する出射面とを備えた複数（例えば、５×５個）のレンズ部２５ｂがマトリクス状に一体形成されたレンズ部材である。
【００２１】
ここで、図２に示すように、第１，第２のフライアイレンズ２４，２５の各レンズ部２４ａ，２５ａは、各々が１対１に対応付けて正対されている。また、第１，第２のフライアイレンズ２４，２５の光軸方向の相対距離は、レンズ部２４ａの入射面で入射した平行光が対応するレンズ部２５ｂの出射面上で集光される距離に設定されている。そして、各レンズ部２５ｂの出射面で集光された光が互いに重畳する位置に出射されることにより、特定の照射領域Ａ（図３参照）を均一照度で照射する光束が形成される。
【００２２】
なお、図中符号４０は側板であり、この側板４０は、遮光板２２、コリメーションレンズ２３、及び、第１，第２のフライアイレンズ２４，２５をレンズ筐体２１内に収容後にレンズ挿入口３３を閉塞する。
【００２３】
このような実施形態によれば、ＨＩＤランプ１２からの出射光をリフレクタ１１で反射させ、所定の指向性を持たせた状態でコリメーションレンズ２３に入射させることにより、ＨＩＤランプ１２のように発光部１２ａを点光源として扱うことが困難な場合にも、コリメーションレンズ２３で高い平行度の平行光を生成することが可能となる。そして、このような平行光をフライアイレンズ２４，２５に入射させることにより、高出力且つ均斉度の高い照明光を得ることができる。
【００２４】
この場合、特に、リフレクタ１１を楕円リフレクタで構成し、楕円リフレクタに設定される第１焦点Ｆ１にＨＩＤランプ１２の発光部１２ａを配置して反射光を第２焦点Ｆ２に集光させるとともに、第２焦点と一致する位置にピンホール２２ａが開口する遮光板２２を配置することにより、不要な光がコリメーションレンズ２３に入射することを的確に防止することができ、さらに高い平行度の平行光を生成することが可能となる。そして、このように平行度の高い平行光をフライアイレンズ２４，２５に入射させることにより、図３に示すように、所望の照射領域Ａを高い均斉度で照射することができる。
【００２５】
その際、ＩＲカットフィルタ１３を光源ユニット１０側に配設し、レンズ光学系ユニット２０側への熱光の入射を制限することにより、レンズ光学系ユニット２０内において遮光板２２等の光学部材が過熱することによる熱害を防止できる。
【００２６】
加えて、ＨＩＤランプ１２からの出射光を反射するリフレクタ１１をコールドリフレクタで構成することにより、レンズ光学系ユニット２０側への熱光の入射をより効果的に制限することができ、レンズ光学系ユニット２０での熱害をより効果的に抑制することができる。
【００２７】
また、ＩＲカットフィルタ１３を光源ユニット１０側に配設することにより、ＨＩＤランプ１２から供給される光によって帯熱される光学部材を光源ユニット１０に集約させることができ、これらをブロワ装置１５等を用いて一括的に冷却することができる。
【００２８】
また、第１，第２のフライアイレンズ２４，２５の組み合わせによって均一照度の光束を形成することにより、各フライアイレンズの厚さを薄型化することができ、照明装置１の軽量化を図ることができる。
【００２９】
次に、図４乃至図９は本発明の第２の実施形態に係わり、図４は照明装置の分解斜視図、図５は照明装置の要部断面図、図６は遮光マスクの平面図、図７（ａ）は照明光の配光パターンを示す等高線図であり（ｂ）は照明光の照度分布を示す図表である。なお、本実施形態では、コリメーションレンズ２３と第１のフライアイレンズ２４との間に各レンズ部２４ａに入射する光を制限する遮光手段を介装した点が上述の第１の実施形態と異なる。その他、同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図４，５に示すように、本実施形態の照明装置１において、レンズ筐体２１には、コリメーションレンズ保持溝３６と第１のフライアイレンズ保持溝３７との間に、遮光マスク保持溝４５が設けられ、この遮光マスク保持溝４５に、遮光手段としての遮光マスク４６が保持されている。
【００３１】
遮光マスク４６は、例えば、遮光マスク保持溝４５に挿入保持される平面略矩形形状の光透過性基板４６ａと、この光透過性基板４６ａに形成される遮光部（遮光膜）４６ｂとを有する。遮光マスク４６は第１のフライアイレンズ２４の入射面に近接して対向しており、遮光部４６ｂには、第１のフライアイレンズ２４の各レンズ部２４ｂにそれぞれ対応する位置に、光透過部４６ｃが開口している。すなわち、遮光部４６ｂは光透過性基板４６ａ上に光透過部４６ｃを画成することで、コリメーションレンズ２３から第１のフライアイレンズ２４の各レンズ部２４ｂに入射する光を制限する。
【００３２】
ここで、遮光膜４６ｂの熱変形を的確に防止するため、図５に示すように、光透過性基板４６ａ上に別の光透過性基板４６ｄを貼り合わせ、これら両光透過性基板４６ａ，４６ｄ間に遮光膜４６ｂを挟み込むことが望ましい。さらに、遮光時の熱吸収を防止するため、遮光部４６ｂは、金属等の蒸着膜で形成されることが望ましい。
【００３３】
本実施形態において、各光透過部４６ｃは、例えば、図６に示すように、矢印模様に開口されており、従って、照明装置１は、矢印模様の照射領域Ａ’を均一照度で照射する（図７参照）。
【００３４】
このような実施形態によれば、遮光マスク４６を用いて各レンズ部２４ａへの光の入射を制限し、照射像によって模様を形成することにより、例えば、店頭等において照明装置１を使用する場合の機能性を向上することができるという効果を奏する。
【００３５】
ここで、第１のフライアイレンズ２４の各レンズ部２４ｂに対向して遮光部４６ｂに開口する各光透過部４６ｃは、微細なパターンとなるため、特に光源からの熱害を受けやすいが、光源ユニット１０からの熱光の入射が制限されているため、遮光部４６ｂ等に対する熱害を的確に防止することができる。その際、遮光部４６ｂを光透過性基板４６ａ，４６ｄ間に挟み込むことにより、遮光マスク４６自体にも熱害対策を施すことができる。さらに、遮光部４６ｂを金属等の蒸着膜で形成することにより、遮光マスク４６に対し、より有効な熱害対策を施すことができる。
【００３６】
なお、上述の各実施形態においては、照明装置１の軽量化を図るため薄型に形成した第１，第２のフライアイレンズ２４，２５によりフライアイレンズを分割して構成しているが、これらのフライアイレンズ２４，２５を単一のフライアイレンズに置換することも可能である。この場合、フライアイレンズは、入射した平行光を自身の出射面上で集光させるよう各レンズ部の光学特性が設定されていることが望ましい。
【００３７】
また、上述の各実施形態においては、第１，第２のフライアイレンズ２４，２５の各レンズ部２４ａ，２５ａの何れも両凸レンズで構成しているが、例えば、第１のフライアイレンズ２４の各レンズ部２４ａを入射面側のみにレンズ曲面が形成された片凸のレンズ部で構成し、第２のフライアイレンズ２５のレンズ部２５ｂを出射面側の見にレンズ曲面が形成された片凸のレンズ部で構成することも可能である。
【００３８】
また、本発明に適用可能な光源バルブは、ＨＩＤランプに限定されないことは、勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わり、図１は照明装置の分解斜視図
【図２】同上、図２は照明装置の要部断面図
【図３】同上、（ａ）は照明光の配光パターンを示す等高線図であり（ｂ）は照明光の照度分布を示す図表
【図４】本発明の第２の実施形態に係わり、照明装置の分解斜視図
【図５】同上、照明装置の要部断面図
【図６】同上、遮光マスクの平面図
【図７】同上、（ａ）は照明光の配光パターンを示す等高線図であり（ｂ）は照明光の照度分布を示す図表
【符号の説明】
【００４０】
１…照明装置、１０…光源ユニット、１１…リフレクタ、１１ａ…反射凹面、１２…高輝度放電ランプ（光源バルブ）、１２ａ…発光部、１３…赤外線カットフィルタ（フィルタ）、２０…レンズ光学系ユニット、２２…遮光板、２２ａ…ピンホール、２３…コリメーションレンズ、２４…第１のフライアイレンズ（フライアイレンズ）、２４ｂ…レンズ部、２５…第２のフライアイレンズ（フライアイレンズ）、２５ｂ…レンズ部、２５ｃ…孔部（レンズ移動手段）、２５ｄ…ネジ孔（レンズ移動手段）４６…遮光マスク（遮光手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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